Mô phỏng dao động của động cơ đốt trong và xem xét ảnh hưởng của nó lên độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

VÀ XEM XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ LÊN ĐỘ ÊM DỊU

CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH

Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Mã số:23.0

Học viên: NGUYỄN TÂN CHÍNH

Người HD Khoa học: TS. LÊ QUỐC PHONG

Khoa đào tạo SĐH Người HD khoa học

Lê Quốc Phong

Học viên

Nguyễn Tân Chính

THÁI NGUYÊN - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  1  -----

LỜI CAM ĐOAN

Đây là đề tài nghiên cứu khoa học của tôi với sự hƣớng dẫn của thầy

giáo TS. Lê Quốc Phong. Trong quá trình xây dựng luận văn, tôi có sử dụng

tài liệu tham khảo là một số đề tài nghiên cứu về lĩnh vực ô tô và thừa kế một

số kết quả nghiên cứu của các đề tài đã đƣợc ứng dụng nhƣ: Báo cáo tổng kết

đề tài NCKH cấp bộ về nghiên cứu ảnh hƣởng của biên dạng đƣờng đến tải

trọng tác dụng lên ôtô tại quốc lộ 1A đoạn Hà Nội-Lạng Sơn, Trƣờng

ĐHGTVT Hà Nội; Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động ôtô tải

nhiều cầu, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trƣờng ĐHBK Hà Nội, ... để làm cơ sở

cho luận văn.

Tôi cam đoan đề tài của tôi không có sự trùng lặp với các đề tài đã

nghiên cứu trƣớc đó.

Thái nguyên, ngày tháng 10 năm 2009

Học viên

Nguyễn Tân Chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  2  -----

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 2

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt 4

Danh mục các hình vẽ và bảng biểu 9

LỜI NÓI ĐẦU 11

Chƣơng I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13

1.1. Tổng quan về tình hình phát triển công nghiệp ôtô Việt Nam 13

1.1.1. Nhu cầu về ôtô và định hƣớng của chính phủ 13

1.1.2. Thực trạng các cơ sở lắp ráp ôtô ở Việt Nam 17

1.2. Sơ lƣợc tình hình nghiên cứu dao động của ôtô 18

1.2.1. Nghiên cứu dao động của ôtô trên thế giới 18

1.2.2. Nghiên cứu dao động ôtô ở Việt Nam 22

1.2.3. Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu của luận án 23

1.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô 25

1.3.1. Đánh giá độ êm dịu chuyển động 25

1.3.2. Chỉ tiêu về tải trọng động 27

1.3.3. Chỉ tiêu về không gian bố trí treo 29

Chƣơng II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG TƢƠNG

ĐƢƠNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

30

2.1. Xây dựng mô hình dao động tƣơng đƣơng của động cơ 30

2.1.1. Các khái niệm tƣơng đƣơng 30

2.1.2. Các giả thiết 31

2.1.3. Mô hình dao động tƣơng đƣơng 32

2.2. Thiết lập hệ phƣơng trình vi phân mô tả dao động của động cơ 35

2.2.1. Khối lƣợng không đƣợc treo trƣớc 37

2.2.2. Khối lƣợng không đƣợc treo sau 40

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  3  -----

2.2.3. Khối lƣợng đƣợc treo (thân xe) 43

2.2.4. Khối lƣợng của động cơ 48

2.3. Các yếu tố phi tuyến có thể có trong mô hình dao động 51

2.3.1. Các đặc tính phi tuyến 51

2.3.2. Phi tuyến do đặc tính động học của phần tử đàn hồi 52

2.3.3. Phi tuyến do đăc tính động học của cơ cấu dẫn hƣớng 52

2.3.4. Đặc tính phi tuyến của giảm chấn thuỷ lực 53

2.3.5. Mô phỏng ma sát khô 54

2.4. Nghiên cứu mấp mô mặt đƣờng 55

2.4.1. Các phƣơng pháp định hàm kích động mặt đƣờng 55

2.4.2. Cơ sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên 56

2.4.3. Chọn hàm kích động ngẫu nhiên mặt đƣờng 58

Chƣơng 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SIMULINK-MATLAB 7.0

ĐỂ KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ

3.1. Sơ đồ mô phỏng dao động của động cơ

3.1.1. Sơ đồ mô phỏng tổng thể

3.1.2. Sơ đồ các khối chức năng

3.2. Thông số mô phỏng

3.3. Một số kết quả đánh giá

3.3.1. Lực của hệ thống treo tác dụng lên vỏ xe:

3.3.2. Các chuyển vị và gia tốc theo phƣơng thẳng đứng của thân xe

3.3.3. Khảo sát thông số dao động của động cơ đến độ êm dịu

chuyển động

Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 85

4.1.Kết luận 85

4.2. Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  4  -----

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa

m1T kg Khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc trƣớc trái

m1P kg Khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc trƣớc phải

m2T kg Khối lƣợng không đƣợc treo cầu sau trái

m2T kg Khối lƣợng không đƣợc treo cầu sau phải

M kg Khối lƣợng đƣợc treo của xe (không tính khối lƣợng của

động cơ) khi đầy tải

Mdc kg Khối lƣợng động cơ

Jx Nms2 Mô men quán tính khối lƣợng đƣợc treo đối với trục

quay Y

Jy Nms2 Mô men quán tính khối lƣợng đƣợc treo đối với trục

quay X

Jdcx Nms2 Mô men quán tính khối lƣợng động cơ đối với trục quay

Y1

Jdcy Nms2 Mô men quán tính khối lƣợng động cơ với trục quay X1

Bdc m Chiều rộng của động cơ tính vị trí bắt 2 bu lông

Ldc m Chiều dài của động cơ tính vị trí bắt 2 bu lông

L m Chiều dài cơ sở ô tô

BT m Vết bánh xe cầu trƣớc

BS m Vết bánh xe cầu sau

a m Khoảng cách trọng tâm a

b m Khoảng cách trọng tâm b

C1 N/m Độ cứng nhíp của hệ thống treo trƣớc

C2 N/m Độ cứng nhíp của hệ thống treo sau

K1 Nm/s Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo trƣớc

K2 Nm/s Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo sau

CL1 N/m Độ cứng lốp cầu trƣớc

CL2 N/m Độ cứng lốp cầu sau

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  5  -----

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa

KL1 Nm/s Hệ số cản giảm chấn lốp cầu trƣớc

KL1 Nm/s Hệ số cản giảm chấn lốp cầu sau

Knn1 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình nén nhẹ hệ thống treo

phía trƣớc

Knm1 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình nén mạnh hệ thống

treo phía trƣớc

Ktn1 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình trả nhẹ hệ thống treo

phía trƣớc

Ktm1 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình trả mạnh hệ thống

treo phía trƣớc

Knn2 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình nén nhẹ hệ thống treo

phía trƣớc

Knm2 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình nén mạnh hệ thống

treo phía trƣớc

Ktn2 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình trả nhẹ hệ thống treo

phía sau

Ktm2 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn quá trình trả mạnh hệ thống

treo phía sau

G1 KG Trọng lƣợng đặt lên cầu trƣớc khi ô tô đầy tải

G2 KG Trọng lƣợng đặt lên cầu sau khi ô tô đầy tải

( -z) m Chuyển vị tƣơng đối giữa khối lƣợng không đƣợc treo

và khối lƣợng đƣợc treo.

f

n

dyn m Độ võng động hành trình nén của hệ treo

f

t

dyn m Độ võng động hành trình trả của hệ treo

CL1P N/m Độ cứng lốp xe phía trƣớc bên phải xe

CL1T N/m Độ cứng lốp xe phía trƣớc bên trái xe

KL1P Ns/m Hệ số cản giảm chấn của lốp xe phía trƣớc bên phải

KL1T Ns/m Hệ số cản giảm chấn của lôp xe phía trƣớc bên trái

CL2P N/m Độ cứng lốp xe phía sau bên phải xe

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  6  -----

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa

CL2P N/m Độ cứng lốp xe phía sau bên trái xe

KL2P Ns/m Hệ số cản giảm chấn của lốp phía sau bên phải

KL2T Ns/m Hệ số cản giảm chấn của lốp phía sau bên trái

V m/s Vận tốc chuyển động của ôtô

T1 Trọng tâm của động cơ

Cđc1 N/m Độ cứng lò xo vị trí lắp động cơ thứ nhất

Kđc1 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn vị trí lắp động cơ thứ nhất

Cđc2 N/m Độ cứng lò xo vị trí lắp động cơ thứ hai

Kđc2 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn vị trí lắp động cơ thứ hai

Cđc3 N/m Độ cứng lò xo vị trí lắp động cơ thứ ba

Kđc3 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn vị trí lắp động cơ thứ ba

Cđc4 N/m Độ cứng lò xo vị trí lắp động cơ thứ tƣ

Kđc4 Nm/s Hệ số cản của giảm chấn vị trí lắp động cơ thứ tƣ

F



N Tổng các ngoại lực tác dụng lên vật

Fqt



N Tổng các lực quán tính tác dụng lên vật

 rad Chuyển động quay quanh trục Y

 rad Chuyển động quay quanh trục X

 1T

m Toạ độ suy rộng khối lƣợng không đƣợc treo phia trƣớc

bên trái

 1P

m Toạ độ suy rộng khối lƣợng không đƣợc treo phia trƣớc

bên phải

 2T

m Toạ độ suy rộng khối lƣợng không đƣợc treo phia sau

bên trái

 2P

m Toạ độ suy rộng khối lƣợng không đƣợc treo phia sau

bên phải

T1 trọng tâm của động cơ



rad Chuyển động quay của động cơ quanh trục X1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

-----  7  -----

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa



rad Chuyển động quay của động cơ quanh trục Y1

Fqt1T

N Lực quán tính khối lƣợng m1T bên trái

FCL1T

N Lực đàn hồi của bánh xe phía trƣớc bên trái

FKL1T

N Lực giảm chấn của bánh xe phía trƣớc bên trái

FC1T

N Lực đàn hồi của hệ thống treo trƣớc bên trái

FK1T

N Lực giảm chấn của hệ thống treo trƣớc bên trái

Fqt1P

N Lực quán tính khối lƣơng m1P bên phải

FCL1P

N Lực đàn hồi của bánh xe phía trƣớc bên phải

FKL1P

N Lực giảm chấn của bánh xe phía trƣớc bên phải

FC1P

N Lực đàn hồi của hệ thống treo trƣớc bên phải

FK1P

N Lực giảm chấn của hệ thống treo trƣớc bên phải

FCL2T

N Lực đàn hồi của bánh xe phía sau bên trái

FKL2T

N Lực giảm chấn của bánh xe phía sau bên trái

FC2T

N Lực đàn hồi của khối lƣợng treo sau bên trái

FK 2T

N Lực giảm chấn của hệ thống treo saubên trái

FCL2P

N Lực đàn hồi của bánh xe sau bên phải

FKL2P

N Lực giảm chấn của bánh xe sau bên phải

FC2P

N Lực đàn hồi của hệ thống treo sau bên phải

FK 2P

N Lực giảm chấn của hệ thống treo sau bên phải

Fqtdc

N Lực quán tính của đông cơ

FdcC1

N Lực đàn hồi của vị trí bắt động cơ thứ nhất

FdcK1

N Lực giảm chấn của vị trí bắt động cơ thứ nhất

FdcC 2

N Lực đàn hồi của vị trí bắt động cơ thứ hai

FdcK 2

N Lực giảm chấn của vị trí bắt động cơ thứ hai

FdcC 3

N Lực đàn hồi của vị trí bắt động cơ thứ ba